Молекула қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы

Идеал газдың молекулалық – кинетикалық теориясының (МКТ) негізгі теңдеуінің екі жағын да мольдік көлемге көбейтейік

Менделеев-Клапейронтеңдеуінен шығатыны

Теңдеулердің оң жақтарын теңестіре отырып, алатынымыз

Жаңа тұрақтыны(Больцмантұрақтысы)енгізейік

сонда

және

Температура

Идеал газдың МКТ-ң негізгі теңдеуі көрсететіндей, газдың қысымы оның молекулаларының орташа кинетикалық энергиясымен анықталады. Сонымен қоса тәжірибеден газды қыздырғанда оның қысымы артатындығы, суытқанда төмендейтіндігі белгілі. Қыздырылған және суытылған газ барлық басқа денелер сияқты өзінің температурасымен сипатталады. Сондықтан температура мен молекулалардың орташа кинетикалық энергиясының арасында байланыс бар деп айта аламыз. Ондай байланыс теңдеуі жоғарыда алынған.

Эксперименттік тұрғыдан қарағанда дененің температурасы – ол температурасы өзгеше басқа денеге жылуды береме немесе одан жылуды ала ма, соны анықтайтын шама. Басқа физикалық шамалардың қатарында температураның алатын орны ерекше. Физикалық шама ретінде температураның ерекшелігі, оның басқа шамалармен салыстырғанда аддитивті емес екендігінде. Температураны тек жанама әдіспен ғана өлшеуге болады. Бұл әдіс тікелей және жанама өлшеулерге бағынатын дененің бірқатар физикалық қасиеттерінің температурадан тәуелділігіне негізделген. Мысалы, дененің температурасы өзгерген кезде оның ұзындығы, көлемі, тығыздығы, электр кедергісі, серпімділік қасиеттері қоса өзгереді. Оларды термометрлік шама деп атайды. Осы қасиеттердің кез-келгенінің өзгерісі температураны өлшеуге негіз болып табылады. Ол үшін термометрлік дене деп аталатын бір дене үшін берілген қасиеттің температурадан функционалды тәуелділігі белгілі болса жеткілікті.

Термометрлік денелердің көмегімен құрылатын температуралық шкалаларды эмпирикалық деп атайды.

Халықаралық жүзградустік шкалада температура ºС-пен (Цельсий градусы) өлшенеді және t–мен белгіленеді. Қалыпты қысымда (1,01325·10⁵ Па) мұздың еруі мен судың қайнау температуралары 0 ºС пен 100 ºС – қа тең деп есептелінеді.

Температураның термодинамикалық шкаласында температура Кельвинмен (К) өлшенеді және Т – мен белгіленеді.

Абсолют температура Тменжүзградустік шкала бойыншатемператураның арасындағы байланыс:Т=273,15+ t.

Т=0(t=-273,15⁰С) температураныңабсолют нөлі деп аталынады..

Механикалық жүйенің еркіндік дәрежелерінің саны деп оның кеңістіктегі орны мен конфигурациясын анықтайтын тәуелсіз координата-лардың санын айтады.

Бір атомды молекула үшін , екі атомды молекула үшін , (3-ілгерілемелі, 2-айналмалы), үш атомды молекула үшін (3– ілгерілемелі, 3–айналмалы)

Больцманның энергияның еркіндік дәрежелер бойынша тең таралу заңы: егер термодинамикалық жүйе температурада жылулық тепе – теңдікте тұратын болса, онда ілгерілемелі және айналмалы еркіндік дәрежелерінің әрқайсысына орташа алғанда бірдей кинетикалық энергия келеді,

Сонымен, молекулалардың орташа кинетикалық энергиясы мынаған тең болу керек

бұл жерде і жалпы жағдайда ілгерілемелі, айналмалы және екі еселенген тербелмелі еркіндік дәрежелер сандарының қосындысы:

Дененің ішкі энергиясы – бұл молекулалардың жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы мен олардың өзара әсерлесуінің потенциалдық энергиясының жиынтығы.

Идеал газда молекулааралық өзара әсерлесу күштері болмайтындықтан, оның ішкі энергиясы

тек молекулалардың хаостық қозғалысының кинетикалық энергияларынан ғана құралады.

Идеал газдың бір моль мөлшері үшін оның ішкі энергиясы:

ал газдың кез-келген массасы үшін